機(jī)械課程設(shè)計(jì)計(jì)算書5010噸通用雙梁橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì)計(jì)算

1、太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：機(jī)械工程學(xué)院 時(shí)間：2011年12日學(xué) 生 姓 名張治文指 導(dǎo) 教 師秦義校設(shè)計(jì)（論文）題目50/10噸通用雙梁橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì)計(jì)算主要研究?jī)?nèi)容1. 小車總體設(shè)計(jì)；2. 主/副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；3. 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；4. 小車主要安全裝置設(shè)計(jì)計(jì)算；5. 小車總圖繪制(標(biāo)準(zhǔn)0號(hào)或1號(hào)加長(zhǎng))1張；6. 機(jī)構(gòu)部件圖2號(hào)1張，機(jī)構(gòu)零件圖2號(hào)1張。研究方法搜集查閱與分析研究相關(guān)國(guó)內(nèi)外資料，綜合所學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)，遵循機(jī)械零件與起重機(jī)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在小組充分討論基礎(chǔ)上，制定合理的具有先進(jìn)性的設(shè)計(jì)方案，按時(shí)完成本設(shè)計(jì)提出的全部?jī)?nèi)容。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))

2、小車的主/副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)： 起重量50/10t，起升高度10/13m，起升速度7.5/16m/min 起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別m5/m5， 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)： 工作級(jí)別m5，運(yùn)行速度45m/min，軌距2500mm，參考輪距3500mm，小車參考自重：約17t主要參考文獻(xiàn)1 張質(zhì)文, 包起帆等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京中國(guó)鐵道出版社，20012 倪慶興, 王殿臣. 起重輸送機(jī)械圖冊(cè)(上冊(cè)). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 19913 編寫組編，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范gb3811-2008. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社, 20084 中文autocad實(shí)用教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2009第一章 主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算1

3、.1 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照構(gòu)造宜緊湊的原則,決定采用下圖的傳動(dòng)方案。如圖1所示，采用了雙聯(lián)滑輪組.按q=50t，表8-3查起重機(jī)械教材表8-3取滑輪組倍率m=5，因而承載繩分支數(shù)為 z=2m=10。吊具自重載荷。查起重機(jī)械教材表8-6得其自重為：g=3.0%=0.03500=15kn圖1 主起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2 選擇鋼絲繩若滑輪組采用滾動(dòng)軸承m=5，查起重機(jī)械教材表5-4得滑輪組效率=0.96。鋼絲繩所受最大拉力按下式計(jì)算鋼絲繩直徑 d=c=0.082=18.99mmc: 選擇系數(shù)，單位為mm/，用鋼絲繩=1870n/mm，據(jù)m5及查表5-1得c值為0.082。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)

4、表3-1-1選右向順繞普通鋼絲繩（點(diǎn)接觸型）直徑d=20mm，其標(biāo)記為 gb/t3811-20081.3 確定卷筒尺寸,轉(zhuǎn)速及滑輪直徑卷筒和滑輪的最小卷繞直徑： =式中h表示卷筒、滑輪和平衡輪的卷繞直徑與鋼絲繩直徑之比值；根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，查表起重機(jī)械教材表5-2得：卷筒=20，滑輪=22.4； 卷筒最小卷繞直徑=2020=400；滑輪最小卷繞直徑=22.420=448?？紤]起升機(jī)構(gòu)布置卷筒總長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1滑輪直徑和卷筒直徑一致取=800mm。 卷筒長(zhǎng)度：=1800mm。其中附加安全圈數(shù)n=2，起升高度h=10m，螺旋槽節(jié)矩p=24mm，卷筒卷繞直徑=800mm；：

5、卷筒上有繩槽的長(zhǎng)度，取 ：定繩尾所需長(zhǎng)度，取=224=48mm ：筒兩端空余長(zhǎng)度，取=p=24mm ：筒中間無槽長(zhǎng)度，根據(jù)滑輪組中心間距150卷筒壁厚=0.02d+(610)=0.02800+(610)mm=2226mm，=24mm，進(jìn)行卷筒壁的壓力計(jì)算。(選用鑄鐵卷筒)卷筒轉(zhuǎn)速=r/min=14.92r/min。1.4 計(jì)算起升靜功率 =77.4kw式中起升時(shí)總機(jī)械效率=0.832查起重機(jī)械課本表5-4為滑輪組效率取0.90；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率取0.94；卷筒軸承效率取0.99；連軸器效率取0.98。1.5 初選電動(dòng)機(jī) g=0.977.4=69.64kw式中 jc值時(shí)的功率，單位

6、為kw,查起重機(jī)械教材表4-5； g穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)和jc值查起重機(jī)械教材表8-7得g=0.9。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1-13選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為yzr315m-8，=90kw，=720r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)m=2.8；飛輪轉(zhuǎn)矩gd=8.68k。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：=724.2r/min式中 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速； ,是電動(dòng)機(jī)在jc值時(shí)額定功率和額定轉(zhuǎn)速。1.6 選用減速器減速器總傳動(dòng)比：=48.54，取實(shí)際速比=50。起升機(jī)構(gòu)減速器按靜功率選取，根據(jù)=90kw，=724.2r/min，=50，工作級(jí)別為m5，查設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-10-6選定減速器為qjs-630-63-3-p-w，減速器

7、許用功率=132kw。低速軸最大扭矩為m=85kn.m減速器在724.2r/min時(shí)許用功率=95.6685kw。實(shí)際起升速度=7.281m/min。實(shí)際起升靜功率=75.1kw。用類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。1.7 電動(dòng)機(jī)過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算過載驗(yàn)算按下式計(jì)算：=58.9kw=85kw59.83kw，此題恰好與=的功率相等.準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率，單位為kw； h系數(shù)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)，取h=2.1； m基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù),查起重機(jī)設(shè)計(jì)手 冊(cè)表5-1-2得m取2.8； m電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)為1； 總機(jī)械效率=0.832。 發(fā)熱驗(yàn)算按下式計(jì)算: 式中 p:電

8、動(dòng)機(jī)在不同接電持續(xù)率jc值和不同cz值時(shí)允許輸出功率，單位為kw,按cz=300，jc值=40%，查表得=90kw,查起重機(jī)械教材表4-4,g=0.8。=69.6kw =90=69.6kw過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算通過1.8 選擇制動(dòng)器按下式計(jì)算，選制動(dòng)器： 式中制動(dòng)力矩,單位為； 制動(dòng)安全系數(shù)，根據(jù)工作級(jí)別m5查起重機(jī)械課本表7-9表得=2.0； 下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩，單位為。=685.6 其中：為下降時(shí)總機(jī)械效率，通常取0.832 =2685.6=1371.2根據(jù)1371.2n.m查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-7選用ywz2-500/125制動(dòng)器，其額定制動(dòng)力矩1600；安裝時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整到所

9、需的制動(dòng)力矩=2000。1.9 選擇聯(lián)軸器根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器以及浮動(dòng)軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩m計(jì)算的所需力矩m,則滿足要求。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1得電動(dòng)機(jī)的軸伸：d=95mm(柱形)，長(zhǎng)度e=170mm；查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-10得減速器軸伸:d=90mm(柱形)，長(zhǎng)度e=130mm；浮動(dòng)軸的軸頭：d=80mm， 長(zhǎng)度e=132mm。 查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-12-14選取梅花彈性連軸器：型號(hào)為mll9-i-500,m=2800；gd=984=392；型號(hào)為mll9，=2800；gd=18.954=75.8。電動(dòng)機(jī)額定力矩=1193.75計(jì)算所需力矩=1.8x1x119

10、3.75=2148.75式中：考慮聯(lián)軸器重要程度的系數(shù)，取1.8。：考慮機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的系數(shù)，取1。：考慮角度偏差的系數(shù)，取1。 =2800t=2148.75n.m所選連軸器合格。1.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間： 靜阻力矩：=990.4n.m電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩：=1.7=1.7955090/750=1948.2n.m平均起動(dòng)加速度：=0.11m/s=0.107 m/s=0.2 m/s電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間合適。1.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)間： 為滿載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)高速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min；=2750-724.2=775.8r/min=2000平均制動(dòng)減速器速度=0.098m/s27

11、.8kw實(shí)際起升速度=12.64m/min；實(shí)際起升靜功率=21.96kw。用類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。2.7 電動(dòng)機(jī)過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算過載驗(yàn)算按下式計(jì)算：=20.93kw=37kw20.93kw，此題恰好與=的功率相等。式中基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率，單位為kw； h系數(shù)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)，取h=2.1； m基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1-2表得m取3.1； m電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)； 總機(jī)械效率=0.885。發(fā)熱驗(yàn)算按下式計(jì)算: p式中 p電動(dòng)機(jī)在不同接電持續(xù)率jc值和不同cz值時(shí)允許輸出功率，單位為kw,按cz=300，jc值=25%，查起

12、重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1-36得p=85kw;查起重機(jī)械教材表4-4得g=0.8。=27.7kw =32.9=27.7kw過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算通過。2.8 選擇制動(dòng)器按下式計(jì)算，選制動(dòng)器 制動(dòng)力矩，單位為n.m； 制動(dòng)安全系數(shù)，查起重機(jī)械課本表7-9 m5得=2.0； 下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩，單位為；=188.98 下降時(shí)總機(jī)械效率，通常取0.885 =2188.98=377.89根據(jù)選用=380.12.查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-7-19選用ywz2-300/50制動(dòng)器，其額定制動(dòng)力矩630；安裝時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整到所需的制動(dòng)力矩=630。2.9 選擇聯(lián)軸器根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器以及浮動(dòng)軸的軸伸尺寸及

13、形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩m計(jì)算的所需力矩m,則滿足要求。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1,電動(dòng)機(jī)的軸伸：d=70mm(柱形)，長(zhǎng)度e=140mm；查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-10,減速器軸伸：d=65mm(柱形)，長(zhǎng)度e=140mm；浮動(dòng)軸的軸頭：d=60mm， 長(zhǎng)度e=130mm。查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-12-14選取梅花彈性連軸器：型號(hào)為mll7-i-250，=4000；gd=2.14=8.4； 電動(dòng)機(jī)額定力矩=368.1計(jì)算所需力矩=1.8368.11.2=795.1nm：式中：考慮聯(lián)軸器重要程度的系數(shù)，取1.8。：考慮機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的系數(shù)，取1。：考慮角度偏差的系數(shù)，取1。 =4000t=79

14、5.1n.m所選連軸器合格。2.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間： 靜阻力矩：=241.3電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩：=1.7=1.83681.1=625.77平均起動(dòng)加速度：=0.199m/s=0.199 m/s=0.2 m/s電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間合適。2.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)間： ：為滿載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)高速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min；=21000-966.6=1033.4r/min=377.96平均制動(dòng)減速器速度=0.213m/s1.6查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-8-12選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度4.2kw，故通過驗(yàn)算。查jb/t_9003-2004_起重機(jī)“三合一”減速器手冊(cè)表5選用三合一減速器型號(hào)

15、為qs08，兩臺(tái)三合一分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪，主動(dòng)輪兩個(gè)，從動(dòng)輪兩個(gè)。3.5 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件在無載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪上與軌道接觸處的圓周切向力：=14538n車輪與軌道粘著力： n= n為防止打滑安全系數(shù)，n=1.05 故滿載起動(dòng)時(shí)不會(huì)打滑，因此所選電動(dòng)機(jī)合適。3.6 小車緩沖器小車質(zhì)量和運(yùn)行速度都不大，故采用橡膠緩沖器，初定緩沖器數(shù)目n=2。3.6.1 緩沖行程式中 ：小車碰撞速度，有限位開關(guān)，故取=；：容許的最大減速度，為4m/s。 所以3.6.2 緩沖能量3.6.3 最大緩沖力3.6.4 橡膠緩沖器的主要尺寸 橡膠斷面積a式中 橡膠的許用應(yīng)力，采用中等硬度，中等強(qiáng)度的橡膠，彈性模數(shù)； n緩沖器個(gè)數(shù)，取n=2 選用圓形斷面，則其直徑d為 ，考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取d=125mm橡膠緩沖器的長(zhǎng)度l ，取l=150mm3.6.5 緩沖器的額定緩沖行程,額定緩沖容量和極限緩沖力f 3.6.6 實(shí)際的緩沖行程，最大緩沖力和最大減速度 滿足要求即可。參考文獻(xiàn)1 張質(zhì)文, 包起帆等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京中國(guó)鐵道出版社，20012 倪慶興, 王殿臣. 起